Dobra dysza to podstawa

ALEX Sp. z o.o.

Oprócz elektroniki sterującej i reduktora, wtryskiwacze gazowe stanowią jeden z kluczowych elementów każdej instalacji. Jednak sam montaż wtryskiwacza z „górnej półki” nie gwarantuje tego, że samochód będzie dobrze jeździł.

Ważnym aspektem działania pojazdów zasilanych paliwem ekologicznym jest to, aby wydajność wtryskiwacza oraz jego szybkość była odpowiednia dla danego modelu silnika. Dysze wylotowe wtryskiwaczy, a w zasadzie dobór ich właściwej średnicy, pozwalają na odpowiednie wyregulowanie przepływu gazu. Dzięki temu, te same wtryskiwacze możemy montować do wszystkich aut. Warto się jednak zastanowić nad tym, czy czy stwierdzenie – wszystkich – jest właściwe? Otóż okazuje się, że nie. Coraz nowsze silniki, przy tej samej pojemności skokowej, mają moce wyraźnie większe niż 10 lat temu. Nowsze jednostki napędowe są sterowane krótszymi czasami wtrysku – nawet poniżej 2,50 ms. W silnikach takich problemem staje się dobranie optymalnych dysz dla wolnych wtryskiwaczy. O ile możemy zaspokoić apetyt na paliwo gazowe dużymi dyszami przy maksymalnej mocy silnika (niejednokrotnie generowanej dopiero przy 6000 RPM), o tyle pojawia się problem z pracą silnika na wolnych obrotach – jeżeli użyjemy zbyt wolnych wtryskiwaczy.

Objawia się to gaśnięciem silnika lub falowaniem obrotów np. podczas stania na światłach. Wynika to z tego, że wtryskiwacz staje się „za mocno wydajny”, ponieważ dysze wylotowe są za duże. Nawet redukując czas otwarcia tego wtryskiwacza, nie będziemy w stanie opanować mieszanki gazowo-powietrznej, ponieważ zbyt wolny konstrukcyjnie wtryskiwacz zacznie niestabilnie pracować już od czasu wtrysku poniżej 3,5 ms – co będzie skutkować niepoprawną pracą silnika na wolnych obrotach. Rozwiązaniem problemu może być wtedy zmniejszenie średnicy dysz lub zmiana ciśnienia na niższe. Jednak w takim rozwiązaniu również kryje się pułapka mechaniczna, gdyż wtedy opanowujemy wolne obroty, redukując mechanicznie wydatek wtryskiwacza. Jest to rozwiązanie częściowe i niewłaściwe, ponieważ tracimy wtedy wydajność wtryskiwacza w przypadku pełnej mocy silnika – co powoduje spadek mocy oraz ubogą mieszankę przy dużym obciążeniu jednostki napędowej. ECU benzynowe najnowszych aut, wyposażonych w szerokopasmową sondę lambda, są w stanie „rozpoznać” ten moment i sygnalizować ubogą mieszankę przy maksymalnym obciążeniu, zapalając „check engine”.

Jednak w starszych modelach zdarzało się, że montażysta wybierał tańszy – wolny wtryskiwacz. Dobierał zbyt małe dysze, niejako „załatwiając” problem gaśnięcia auta na niskich obrotach kosztem pracy na ubogiej mieszance w wysokich zakresach obrotowych silnika. Na ogół klient tego nie zauważał i jeździł nieświadomie na ubogiej mieszance. Jednak ci, którzy lubią jeździć w zakresie czerwonego pola obrotomierza, od razu czuli spadek mocy i często zgłaszali do warsztatu, że samochód jest dużo słabszy.

Rozwiązaniem powyżej opisanych problemów są wysokiej klasy wtryskiwacze tłoczkowe, które są w stanie pracować z precyzją i czasami otwarcia zbliżonymi do czasów oryginalnych wtryskiwaczy benzynowych. W przypadku bardzo szybkich i wydajnych wtryskiwaczy, takich jak np. Barracuda, dobór dysz staje się o wiele prostszy. Przy dużych średnicach dysz wylotowych nie ma już problemów z dobraniem odpowiedniej mieszanki na wolnych obrotach, a czas otwarcia można zredukować nawet poniżej czasów otwarcia wtryskiwaczy benzynowych! Jednak czas wtrysku gazu w żadnym z zakresów pracy silnika nie powinien być krótszy niż czas wtrysku benzyny. Jest to istotne, ponieważ na podstawie tego drugiego wyliczany jest czas wtrysku LPG/CNG. Znając czas wtrysku benzyny można (uwzględniając korekty) wyliczyć, jaki będzie czas wtrysku gazu. Wiele sterowników na rynku nie radzi sobie w takich momentach i występuje wtedy tzw. efekt przelewania paliwa gazowego – szczególnie przy ruszaniu i w momencie bardzo dynamicznego przyśpieszania.

Aby maksymalnie zniwelować to zjawisko, trzeba starać się, by czas wtrysku gazu był zawsze równy czasowi wtrysku benzyny lub dłuższy od niego, oczywiście przy zachowaniu optymalnych parametrów pracy. Aby ułatwić monterom maksymalnie optymalny dobór dysz do wtryskiwaczy, niektórzy producenci dołączają specjalne kalkulatory do programów i instrukcji. Pomagają one dobrać odpowiednią średnicę dyszy wylotowej względem mocy silnika przypadającej na jeden cylinder. Jest to tylko 70% sukcesu, ponieważ oprócz tego montażysta musi wiedzieć, czy czas wtrysku gazu nie jest za długi względem cyklu pracy silnika (tak, aby silnik mógł przyjąć całą „dawkę” gazu) albo za krótki względem czasu wtrysku benzyny.

Ilustracja 2a pokazuje, jaki jest stosunek czasu wtrysku benzyny do czas wtrysku gazu. Jeżeli dolna zielona linia nie schodzi poniżej szarej linii – oznaczającej pole „niestabilnej pracy wtryskiwaczy, za dużą wydajność lub za wolne wtryskiwacze gazu” – nie dochodzi do przelewania silnika oraz do niestabilnej pracy wtryskiwacza. Natomiast jeżeli górna zielona linia nie wykracza ponad zakres wyznaczony przez szarą parabolę – oznaczającą pole „pełne otwarcie wtryskiwacza gazu, za mała wydajność wtryskiwaczy lub reduktora” – nie dochodzi również do pełnego otwarcia wtryskiwacza. Na powyższym wykresie widać, że wtryskiwacze spełniają swoją rolę w całym zakresie obrotów pracy silnika.

Na ilustracji 2b widzimy zakres czasów pracy wolnych wtryskiwaczy ze średnicami dysz dobranymi do wysokich obrotów. Czasy wtrysków gazu są nieznacznie dłuższe od czasów benzynowych. Jednak wtryskiwacz jest zbyt wolny, aby poradzić sobie z pracą w dolnym zakresie obciążeń pracy silnika. Czasy wtrysku spadają poniżej dolnej szarej linii, czyli minimalnego czasu otwarcia dla tego wtryskiwacza. Może pojawić się falowanie wolnych obrotów oraz gaśnięcie silnika podczas pracy na LPG.

 

 W tym przypadku mała średnica dysz jest odpowiednia aby zapewnić prawidłową pracę tylko na biegu jałowym i średnim obciążeniu. Linia koloru zielonego – minimalnego czasu otwarcia wtrysku gazowego jest nieznacznie powyżej dolnej szarej linii. Natomiast przy dużym obciążeniu, gdy dochodzi do pełnego otwarcia wtryskiwacza gazowego, zielona linia maksymalnych czasów otwarcia przekracza szarą parabolę. W takiej sytuacji przy 5000 obrotów, pomimo wyliczonego przez sterownik czasu wtrysku gazu 26,11 ms, silnik nie jest w stanie „przyjąć” większej dawki gazu niż podczas cyklu wynoszącego ok. 24 ms (co wynika z przebiegu szarej paraboli). Jedynym rozwiązaniem jest zastosowanie szybszych wtryskiwaczy gazowych, z większą średnicą dysz.

Reasumując, każde auto po montażu instalacji autogazu powinno zostać sprawdzone na drodze w całym zakresie obrotowym. Dopiero po zweryfikowaniu i porównaniu długości czasów otwarcia oraz sprawdzeniu, że nie dochodzi do pełnego otwarcia wtryskiwacz, możemy być pewni poprawnego doboru dysz wylotowych dla wtryskiwacza gazowego.

Tagi artykułu

autoExpert 04 2024

Chcesz otrzymać nasze czasopismo?

Zamów prenumeratę